DE2712943A1 - Heating and ventilation system for houses - utilises exhaust air heat in heat store for heating incoming air - Google Patents
Heating and ventilation system for houses - utilises exhaust air heat in heat store for heating incoming airInfo
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Abstract
Description
PATENTANWALT DR.-I NG. KLAUS D U R M KARLSRUHE FELIX-MÜTTL-STRASSb 1 a TELEFON 590455 9 7 1 2 9 A 3PATENT ADVOCATE DR.-I NG. KLAUS D U R M KARLSRUHE FELIX-MÜTTL-STRASSb 1 a TELEPHONE 590455 9 7 1 2 9 A 3
K 1679/77K 1679/77
10. Februar 1977February 10, 1977
Günter Keller
IngenieurGünter Keller
engineer
6741 Minfeld
Holzgasse 116 6741 Minfeld
Wood Lane 116
Verfahren und Vorrichtung zur Heizung und Lüftung von Häusern und Räumen Method and device for heating and ventilating houses and rooms
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Heizung und Lüftung von Häusern und Räumen, wobei die Wärme der Abluft auf die Zuluft übertragen wird.The invention relates to a method and a device for heating and ventilating houses and rooms, the Heat from the exhaust air is transferred to the supply air.
Die Erfindung eignet sich ebensogut zur Anwendung bei Wohnhäusern bzw. Wohnräumen wie in Fabriken und Gewerbehallen.The invention is just as suitable for use in residential buildings or living spaces as it is in factories and commercial buildings.
Räume, in welchen Menschen wohnen und arbeiten, müssen aus hygienischen Gründen belüftet und-wenn die Temperatur eine gewisse Grenze unterschreitet - auch beheizt werden. Rund 50% der gesamten verbrauchten Primärenergie werden zum Heizen benötigt. In Wohnräumen sollte wenigstens die Hälfte des gesamten Luftvolumens in jeder Stunde erneuert werden, und in Fabrikhallen kann ein Mehrfaches dieser Austauschrate erforderlich sein. Im Sommer spielt ein solcher Luftwechsel von der Energieseite her betrachtet praktisch keine Rolle, im Winter aber wirkt er sich in hohem Maße auf dieRooms in which people live and work have to be ventilated for hygienic reasons and if the temperature has a falls below a certain limit - can also be heated. Around 50% of the total primary energy consumed is used for heating needed. In living rooms, at least half of the total air volume should be renewed every hour, and in factories several times this exchange rate may be required. Such a change of air takes place in summer From the energy side, it is practically irrelevant, but in winter it affects the energy to a large extent
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Heizkosten aus; der Lüftungswarmebedarf hängt von der Differenz
zwischen Außen- und Innentemperatur sowie von der
Luftaustauschrate ab. Während die Transmissions-Wärmeverluste von Gebäuden und Räumen, die durch Wärmeleitung von
Wänden und Fenstern bedingt sind, mit Hilfe verbesserter
Wärmeisolation ganz wesentlich reduziert werden können,
ist die Verminderung des Lüftungswarmebedarfes ein großes Problem, weil in den meisten Fällen zwischen dem Wärmeverlust
infolge der Lüftung und dem Wärmebedarf eine Zeitdifferenz von Stunden oder einem halben Tag liegt. Zwischen
Verlust und Bedarf besteht eine zeitliche Phasenverschiebung .Heating costs from; the ventilation heat demand depends on the difference between outside and inside temperature as well as on the
Air exchange rate. While the transmission heat losses from buildings and rooms, which are caused by heat conduction from walls and windows, improved with the help of
Thermal insulation can be reduced significantly,
Reducing the ventilation heat demand is a major problem because in most cases there is a time difference of hours or half a day between the heat loss due to ventilation and the heat demand. There is a time lag between loss and demand.
Eine besonder unrationelle Situation liegt bei Industriebetrieben
vor, die selbst im Winter mit mehr oder weniger großem Wärmeüberschuß arbeiten, weil die installierten
Maschinen und Einrichtungen mehr Wärme abgeben als zum
Zwecke der Raumheizung erforderlich ist. Diese Wärme geht mit der durch Ventilatoren ins Freie geführten Abluft unwiederbringlich
verloren, und die hierbei verbrauchte Energie ist teilweise beträchtlich. Dies gilt in gleicher Weise
für einen Wärmeüberschuß während bestimmter Betriebsstunden gegenüber dem Wärmebedarf in den Pausen wie für den
Überschuß während des ganzen Tages und des Defizits in der arbeitsfreien Zeit, in der Nacht und über das Wochenende,
während deren zumindest so viel geheizt werden muß, daß
Schaden an Einrichtungen und das Einfrieren der Installationen verhindert werden.A particularly inefficient situation occurs with industrial companies that work with more or less large excess heat even in winter because they are installed
Machines and equipment give off more heat than at
Purposes of space heating is required. This heat is irretrievably lost with the exhaust air being led into the open air by fans, and the energy used in this process is sometimes considerable. This applies in the same way to an excess of heat during certain operating hours compared to the heat demand in the breaks as to the
A surplus during the whole day and a deficit during non-working hours, during the night and over the weekend, during which there is at least enough heating required that
Damage to facilities and freezing of installations are prevented.
Nun ist in jüngster Zeit zwar ein Lüftungs- und Heizungsgerät für Großräume wie Produktionshallen, Maschinenhäuser, Geschäftsräume u.a. bekannt geworden, welches mit Wärmerückgewinnung arbeitet, wobei zu diesem Zwecke die WärmeRecently, a ventilation and heating device for large spaces such as production halls, machine houses, Business premises became known, among other things, which works with heat recovery, whereby for this purpose the heat
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der Abluft auf die Zuluft übertragen wird. Diese Übertragung geschieht mit Hilfe eines Wärmeaustauschers, dessen Primärseite die Abluft mittels eines Lüfters durch einen Luftkanal zugeführt und durch dessen Sekundärseite gleichzeitig die kalte Zuluft geleitet wird. Diese Art der Wärmerückgewinnung ist aber überall dort, wo in den zu belüftenden Räumen ein Wärmeüberschuß vorliegt, überhaupt nicht zu gebrauchen. Mit Wärmeüberschuß im Winter arbeiten aber nicht nur manche Industriebetriebe, sondern auch Wohnräume und Büros, wenn insbesondere in den Mittagsstunden die niedrig stehende Sonne mit voller Kraft durch große Glasflächen einfällt und dabei die Einrichtungsgegenstände und die Luft stark erwärmt. Diese Wärme wird durch die Abluft nach außen geführt, sei es durch die Lüftungsanlage oder aber - im einfachsten Falle - durch Öffnen der Fenster.the exhaust air is transferred to the supply air. This transfer takes place with the help of a heat exchanger, its Primary side the exhaust air is supplied by means of a fan through an air duct and through its secondary side at the same time the cold supply air is directed. However, this type of heat recovery is available wherever in the areas to be ventilated Rooms there is an excess of heat, not to be used at all. But work with excess heat in winter not only some industrial companies, but also living rooms and offices, especially in the midday hours low-lying sun falls through large glass surfaces with full power and thereby the furnishings and the air warms up strongly. This heat is carried outside through the exhaust air, be it through the ventilation system or but - in the simplest case - by opening the window.
Eine Methode oder eine Vorrichtung, die es gestatten würde, die Wärme der Abluft zurück zu gewinnen, wenn in einem Raum oder Haus zeitlich begrenzt Wärmeüberschuß auftritt oder wenn zwischen der Abfuhr der Wärme mit der Abluft und dem Bedarf an Wärme für die Zuluft eine mehr oder weniger große Zeitdifferenz besteht, ist bisher unbekannt. Hier greift nun die vorliegende Erfindung ein.A method or device that would allow the heat from the exhaust air to be recovered if in a A room or house has a temporary excess heat or if between the removal of heat with the exhaust air and there is a greater or lesser time difference when there is a greater or lesser time difference when there is a need for heat for the supply air. here The present invention now intervenes.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Konzeption eines Verfahrens zur Heizung und Lüftung von Häusern und Räumen, bei welchen die Wärme der Abluft auf die Zuluft übertragen wird und zwischen der Zeitspanne des Wegführens der Abluft und derjenigen des Zuführens der Zuluft ein Zeitunterschied besteht.The object of the invention consists in the conception of a method for heating and ventilation of houses and rooms, in which the heat of the exhaust air is transferred to the supply air and between the period in which the exhaust air is led away and that of supplying the supply air, there is a time difference.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die der Abluft entzogene Wärme gespeichert wird. Diese Speicherung kann eben-The object is achieved in that the heat extracted from the exhaust air is stored. This storage can also
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sogut für einen Zeitraum von einer Stunde bzw. weniger wie für viele Stunden oder einige Tage erfolgen. Das Verfahren besitzt den Vorteil, daß die Wärme der Abluft phasenverschoben wiederverwendet werden kann und daß auch kurzzeitig auftretender Wärmeüberschuß nicht verloren zu gehen braucht.even for a period of one hour or less than for many hours or a few days. The procedure has the advantage that the heat of the exhaust air can be reused out of phase and that also for a short time occurring excess heat does not need to be lost.
In der Regel wird die gespeicherte Wärme an die Zuluft übergeben, soll jedoch ein Haus oder ein Raum im Umluftbetrieb temperiert werden, dann wird die gespeicherte Wärme an die Umluft abgegeben.As a rule, the stored heat is transferred to the supply air, but a house or room should be in recirculation mode are tempered, then the stored heat is released into the circulating air.
Eine zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens geeignete Vorrichtung weist einen Luftkanal auf, in welchem wenigstens ein Lüfter angeordnet ist, und ist gekennzeichnet durch einen im Luftkanal angeordneten Speicher. Der konstruktive Aufwand für eine solche Vorrichtung ist gegenüber solchen mit Wärmetauschern gering, weil für Zu- und Abluft keine getrennten Luftkanäle erforderlich sind.A device suitable for carrying out the proposed method has an air duct in which at least one fan is arranged, and is characterized by a memory arranged in the air duct. The constructive one Compared to those with heat exchangers, the outlay for such a device is low, because there are none for supply and exhaust air separate air ducts are required.
Die Bauart des Speichers ist beliebig, er kann als Speichermaterial Keramiken, Steine, Sand oder andere feste Stoffe enthalten, vorzugsweise besteht der Speicher jedoch aus Rohren, in welchen sich eine Salzschmelze befindet. Ein solcher Latentspeicher arbeitet mit besonders gutem Wirkungsgrad bei geringen Temperaturdifferenzen im Bereich zwischen - 20 und + 50 Grad Celsius.The design of the memory is arbitrary, it can be used as a storage material Contain ceramics, stones, sand or other solid substances, but preferably the storage tank consists of pipes, in which there is a molten salt. Such a latent storage works with particularly good efficiency low temperature differences in the range between - 20 and + 50 degrees Celsius.
Im Luftkanal befindet sich zweckmäßig ein Heizregister, welches entweder mit elektrischer Energie oder mit Dampf bzw. Warmwasser gespeist ist. In Wohn- und Geschäftshäusern ist das Heizregister an die Zentralheizung angeschlossen.A heating register is conveniently located in the air duct, which can be operated either with electrical energy or with steam or Hot water is fed. In residential and commercial buildings, the heating register is connected to the central heating.
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Ein weiteres Merkmal der vorgeschlagenen Vorrichtung ist eine im Luftkanal vorgesehene Umsteuer-Luftklappe, diese gestattet die Durchführung eines Umluftbetriebes.Another feature of the proposed device is a reversing air flap provided in the air duct, this one allows a recirculation mode to be carried out.
Ein zweiter Lüfter im Luftkanal - anstelle eines einzigen, dessen Förderrichtung umschaltbar sein muß - erlaubt den Einsatz von geräuscharmen Lüftern mit hohem Wirkungsgrad.A second fan in the air duct - instead of a single one, whose conveying direction must be switchable - allows the Use of low-noise fans with high efficiency.
Zweckmäßig ist im Luftkanal ein Luftfilter vorgesehen, welches zur Reinigung der Zuluft, der Umluft oder der Abluft dient.An air filter is expediently provided in the air duct, which is used to clean the supply air, the circulating air or the exhaust air serves.
Anhand der beigefügten Zeichnung wird das neue Verfahren sowie die zu dessen Durchführung vorgeschlagene Vorrichtung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch dargestellt ein einstöckiges Haus in einem Querschnitt, in dessen Dachraum die Vorrichtung eingebaut ist.The new method and the proposed device for carrying it out are illustrated with the aid of the attached drawing explained in more detail. The drawing shows schematically a one-story house in a cross section, in the attic the device is installed.
Ein Haus 1 besitzt ein Giebeldach 2, eine Decke 3, Wände 4, Fenster 5, 6 und einen Boden 7. Ein Raum 8 ist durch die Decke 3 gegen einen Dachraum 9 abgegrenzt, im Raum 8 befinden sich Heizkörper 10, 11.A house 1 has a gable roof 2, a ceiling 3, walls 4, windows 5, 6 and a floor 7. A room 8 is through the Ceiling 3 delimited from an attic 9, located in room 8 radiators 10, 11.
Das Fenster 6 ist mit einem schwenkbaren Lüftungsflügel 12 versehen. Auf dem Giebeldach 2 sitzt ein Lüftungskamin 13 mit einer Regenhaube 14.The window 6 is provided with a pivotable ventilation sash 12 Mistake. A ventilation chimney 13 with a rain hood 14 sits on the gable roof 2.
Im Dachraum 9 liegt oberhalb der Decke 3 horizontal ein Luftkanal 15 mit rechteckigem Querschnitt. Eine Luftöffnung An air duct 15 with a rectangular cross-section is located horizontally in the roof space 9 above the ceiling 3. An air opening
16 verbindet das eine Ende des Luftkanales 15 mit dem Raum 8, und am entgegengesetzten Ende des Luftkanales 15 befinden sich, einander gegenüberliegend, zwei weitere Luftöffnungen16 connects one end of the air duct 15 with the space 8 and is located at the opposite end of the air duct 15 opposite each other, two more air openings
17 und 18. Die obere Luftöffnung 17 führt in den Lüftungs-17 and 18. The upper air opening 17 leads into the ventilation
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kamin 13, während die untere Luftöffnung 18 sich in den Raum 8 öffnet.chimney 13, while the lower air opening 18 opens into the space 8.
Im Luftkanal 15 sitzen ein Heizregister 19, ein durch einen Elektromotor 20 angetriebener Lüfter 21, ein Wärmespeicher 22, ein zweiter, ebenfalls mittels eines Elektromotors angetriebener, zweiter Lüfter 23, eine Luftklappe 24 und ein Luftfilter 25. Die Reihenfolge der Anordnung dieser Einrichtungen kann verschieden sein. Wenn der Lüfter 21 in Tätigkeit gesetzt ist, dann befördert er die Luft vom Heizregister in Richtung zu der schwenkbaren Umsteuer-Luftklappe 24, während der zweite Lüfter 23 steht und die Luft ihn ungehindert durchströmt; ist jedoch der zweite Lüfter 23 in Tätigkeit, so wird die Luft von der Lüftungsklappe 24 in Richtung auf das Heizregister 19 getrieben, wobei der erste Lüfter 21 steht und durchströmt wird. An die Stelle der beiden Lüfter 21, 23 könnte ebensogut ein einziges Gerät treten, dessen Förderrichtung umkehrbar ist.In the air duct 15 are a heating register 19, a fan 21 driven by an electric motor 20, a heat accumulator 22, a second, also driven by means of an electric motor, second fan 23, an air flap 24 and an air filter 25. The order in which these devices are arranged may vary. When the fan 21 is in operation is set, then it conveys the air from the heating register in the direction of the pivotable reversing air flap 24, while the second fan 23 is stationary and the air flows through it unhindered; however, the second fan 23 is in Activity, the air is driven from the ventilation flap 24 in the direction of the heating register 19, the first Fan 21 is and is flowed through. The two fans 21, 23 could just as easily be replaced by a single device, whose conveying direction is reversible.
Der Wärmespeicher 22 enthält eine große Anzahl dünner, von der durchströmenden Luft umspülter Rohre 26, in welchen sich eine Salzschmelze befindet; es handelt sich also um einen söge annten Latentspeicher, dessen bei der Umwandlung der Salzschmelze von der flüssigen zur festen Phase umgesetzte Wärme zur Speicherung dient. Dieser Wärmespeicher 22 erlaubt es, die Wärme der beim Lüften des Raumes 8 ins Freie weggeführten Abluft zu einem großen Teil wieder zu gewinnen.The heat accumulator 22 contains a large number of thin tubes 26, surrounded by the air flowing through them, in which there is a molten salt; It is therefore a so-called latent storage system, the heat of which is used for storage during the conversion of the molten salt from the liquid to the solid phase. This heat accumulator 22 makes it possible to recover a large part of the heat of the exhaust air carried away into the open air when the room 8 is ventilated.
Mit Hilfe der oben beschriebenen Vorrichtung läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchführen.With the aid of the device described above, the method according to the invention can be carried out as follows.
Am Tage sind die beiden Heizkörper 10 und 11 in Betrieb, During the day the two radiators 10 and 11 are in operation,
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welche die Raumluft des Raumes 8 auf die erforderliche Temparatur bringen. Frischluft tritt je nach Einstellung des Lüftungsflügels 12 in genügender Menge in den Raum 8. Der erste Lüfter 21 ist in Tätigkeit, er saugt die verbrauchte Raumluft durch die Luftöffnung 16 und durch das (nicht in Betrieb befindliche) Heizregister 19 an und drückt sie durch den Wärmespeicher 22, wo die Abluft den überwiegenden Teil ihrer Wärme an die Salzschmelze überträgt. Die der Abluft entzogene Wärme wird im Wärmespeicher 22 gespeichert. Da die Umsteuer-Luftklappe 24 in ihrer unteren Schwenkstellung steht, strömt die abgekühlte Abluft durch den Lüftungskamin 13 ins Freie. Eine der Abluft entsprechende Menge Frischluft kann durch den Lüftungsflügel 12 in den Raum 8 gelangen.which bring the air in room 8 to the required temperature. Fresh air comes in depending on the setting of the Ventilation blade 12 in sufficient quantity into space 8. The first fan 21 is in operation, it sucks the used one Room air through the air opening 16 and through the heating register 19 (not in operation) and pushes it through the heat accumulator 22, where the exhaust air transfers most of its heat to the molten salt. That of the exhaust air The heat extracted is stored in the heat accumulator 22. Since the reversing air flap 24 is in its lower pivot position stands, the cooled exhaust air flows through the ventilation chimney 13 to the outside. One that corresponds to the exhaust air Amount of fresh air can through the ventilation blade 12 in the Get to room 8.
Die beiden Heizkörper 11 und 12 kompensieren die Wärmeverluste, nämlich die Wärmeleitung durch die Wände 4, die Fenster 5, 6, den Boden 7 und die Decke 3 sowie den Wärmebedarf der Frischluft. Der Wärmebedarf der Frischluft ist praktisch identisch mit der an den Wärmespeicher 22 abgegebenen Wärme der Abluft.The two radiators 11 and 12 compensate for the heat losses, namely the heat conduction through the walls 4, the Windows 5, 6, the floor 7 and the ceiling 3 as well as the heat requirement of the fresh air. The heat demand of the fresh air is practically identical to the heat of the exhaust air given off to the heat accumulator 22.
Während der anschließenden Nacht wird der zweite Lüfter 23 in Tätigkeit gesetzt und der erste Lüfter 21 abgeschaltet, gleichzeitig werden der Lüftungsflügel 12 ganz bzw. teilweise geschlossen und die beiden Heizkörper IO und 11 ganz oder teilweise außer Betrieb gesetzt. Der zweite Lüfter 23 zieht nun durch den Lüftungskamin 13 und das Luftfilter 25 frische, kühle Außenluft als Zuluft an und drückt diese durch den Wärmespeicher 23, wo jetzt die gespeicherte, am Tage der Abluft entzogene Wärme an die Zuluft übergeben wird. Die dadurch erwärmte Zuluft durchsetzt den stehenden Lüfter 21 sowie das Heizregister 19 und gelangt durch dieDuring the night that follows, the second fan 23 is activated and the first fan 21 is switched off, at the same time the ventilation blades 12 are completely or partially closed and the two radiators IO and 11 are completely or partially out of operation. The second fan 23 Now draws in fresh, cool outside air as supply air through the ventilation chimney 13 and the air filter 25 and presses it through the heat accumulator 23, where now the stored heat extracted from the exhaust air during the day is transferred to the supply air will. The supply air heated as a result passes through the standing fan 21 and the heating register 19 and passes through the
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Luftöffnung 16 in den Wohnraum 8. Sofern die erwärmte Zuluft höhere Temperaturen aufweisen soll, wird das Heizregister 19 beheizt. Diese Betriebsart kann als Frischluft-Betrieb bezeichnet werden.Air opening 16 in the living room 8. If the heated supply air is to have higher temperatures, the heating register 19 heated. This operating mode can be referred to as fresh air mode.
Während der Nacht kann aber auch in einem Umluft-Betrieb gearbeitet werden, dessen Energiebilanz noch günstiger ist als diejenige des Frischluftbetriebes. Hierzu werden während der Nacht die Umsteuer-Luftklappe 24 in ihre obere Stellung (durch Strichlinien angedeutet), geschwenkt, der zweite Lüfter 23 in Tätigkeit gesetzt und der Lüftungsflügel 12 geschlossen. Die beiden Heizkörper 10 und 11 werden abgeschaltet. Der Raum 8 wird so während der Nacht im Umluft-Betrieb beheizt, indem die Raumluft durch die Luftöffnung 18 angezogen und vom Lüfter 23 durch den Wärmespeicher 22 gedrückt wird. Dabei übergibt der Wärmespeicher 22 seine gespeicherte, am Tage der Abluft entzogene Wärme an die Umluft, welche erwärmt sodann durch die Luftöffnung 16 in den Raum 8 zurückströmt. Bei Bedarf kann der Lüftungsflügel 12 ein wenig geöffnet werden und/oder das Heizregister 19 angeschaltet sein; dadurch lassen sich die Frischluftzufuhr und die Temperatur der Umluft bei Nacht beliebig einstellen.During the night, however, it can also be operated in a circulating air mode be worked, the energy balance of which is even more favorable than that of the fresh air operation. Do this during the night the reversing air flap 24 in its upper position (indicated by dashed lines), pivoted, the second fan 23 is activated and the ventilation flap 12 is closed. The two radiators 10 and 11 are switched off. Room 8 is thus in recirculation mode during the night heated by drawing the room air through the air opening 18 and pressing it through the heat accumulator 22 by the fan 23 will. The heat accumulator 22 transfers its stored heat extracted from the exhaust air during the day to the circulating air, which heated then flows back through the air opening 16 into the space 8. If necessary, the ventilation blade 12 can be a little be opened and / or the heating register 19 be switched on; this allows the fresh air supply and the temperature set the circulating air as desired at night.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2712943A DE2712943C3 (en) | 1977-03-24 | 1977-03-24 | Method and device for heating and ventilating houses and rooms |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE2712943A DE2712943C3 (en) | 1977-03-24 | 1977-03-24 | Method and device for heating and ventilating houses and rooms |
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Family
ID=6004532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2712943A Expired DE2712943C3 (en) | 1977-03-24 | 1977-03-24 | Method and device for heating and ventilating houses and rooms |
Country Status (1)
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-
1977
- 1977-03-24 DE DE2712943A patent/DE2712943C3/en not_active Expired
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
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Also Published As
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |